Dinâmica hídrica de uma sequência latossólica sob pastagem em bacia hidrográfica da Zona da Mata MineiraHydric dynamics of a latossolic sequence under pasture in a hydrographic basin of the Zona da Mata Mineira

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CLEVERSON VIEIRA PIRES

DINÂMICA HÍDRICA DE UMA SEQUÊNCIA LATOSSÓLICA

SOB PASTAGEM EM BACIA HIDROGRÁFICA DA ZONA DA

MATA MINEIRA

Tese apresentada à Universidade Federal de Viçosa, como parte das exigências do Programa de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas, para obtenção do título de Doctor Scientiae.

VIÇOSA

MINAS GERAIS – BRASIL 2016

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Dedico ao meu querido irmão Aldrin (in

memorian). Você foi muito mais do que um

irmão, foi um grande amigo que sempre

carregarei comigo.

Saudades...

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AGRADECIMENTOS

A Deus, por me conceder a vida e permitir o convívio com as boas pessoas que tenho encontrado pelo caminho.

À Universidade Federal de Viçosa e ao Departamento de Solos (DPS), por me propiciar a estrutura e o apoio necessários para o desenvolvimento e conclusão deste trabalho.

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo suporte financeiro sob a forma de concessão de bolsa.

Ao Professor Liovando Marciano da Costa, por ser muito mais do que professor e orientador.

Aos professores Elpídio, Raphael e Márcio, pelas valiosas contribuições para a conclusão deste trabalho.

Aos Professores Roberto e Fábio pelas importantes orientações na conclusão deste trabalho.

A todos do DPS, especialmente à Clara, ao Felipe, Marcelo, Sandro, Martin e Aristides.

A todos os colegas do Labgeo, pelo companheirismo e pela parceria durante o tempo de doutorado.

Aos funcionários do DPS, especialmente à Luciana e ao Nayan, da Secretaria de Pós-graduação e ao Cláudio, do Laboratório de Física do Solo. A todas as professoras e todos os professores que participaram de minha formação, desde a infância, até hoje.

Aos meus pais, que seguem como exemplo para mim, por toda a vida. Aos meus irmãos, Aureliano, Christiano e Vanessa pela força e incentivo ao seguir este caminho.

Ao meu irmão Aldrin (in memorian) que sempre me incentivou e apoiou na condução de meus trabalhos, acadêmicos ou não. Me ajudou ainda no planejamento do presente trabalho. Sei o quanto você torceu por mim, meu caro.

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BIOGRAFIA

Cleverson Vieira Pires é filho de Israel de Paiva Pires e Maria das Graças Vieira Pires. Nasceu em 24 de dezembro de 1980. É natural de Dores do Turvo – MG, onde cresceu e cursou o 1º Grau na Escola Estadual São Sebastião, hoje Escola Estadual Terezinha Pereira, concluindo-o em 1995.

Em 1996 ingressou no Colégio Universitário – COLUNI, na

Universidade Federal de Viçosa, onde cursou o 2º grau, concluindo-o em 1998.

Em 1999 iniciou os estudos no curso de Agronomia da Universidade Federal de Viçosa. Concluiu o curso em julho de 2004.

Após sua formatura desenvolveu diversas atividades, destacando-se

a de instrutor de apicultura, pelo Serviço Nacional de Aprendizagem Rural –

SENAR-MG, a de auditor pela Associação de Certificação Instituto

Biodinâmico – IBD e a de consultor em produção e certificação orgânica.

Em 2009 ingressou-se como estudante de mestrado no Programa de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas pelo Departamento de Solos da Universidade Federal de Viçosa e em 2010 defendeu sua dissertação.

Em 2013 ingressou-se como estudante de doutorado no Programa de Pós-Graduação em Solos e Nutrição de Plantas pelo Departamento de Solos da Universidade Federal de Viçosa. Defendeu a presente tese em novembro de 2016.

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SUMÁRIO

RESUMO ... vii

ABSTRACT ... ix

Introdução Geral ... 1

Capítulo 1 ... 2

RECARGA HÍDRICA EM UMA SEQUÊNCIA LATOSSÓLICA SOB PASTAGEM DURANTE EVENTOS DE CHUVA ... 2

RESUMO ... 2

Chapter 1 ... 4

WATER RECHARGE IN A OXISOIL SEQUENCE UNDER PASTURE DURING RAIN EVENTS ... 4

ABSTRACT ... 4 1 - Introdução... 6 2 – Material e métodos ... 9 2.1 – Área de estudo ... 9 2.2 – Coleta de amostras ...11 2.3 – Análises físicas ...11

2.4 – Curva de retenção de água no solo ...12

2.5 – Monitoramento da umidade dos solos ...13

2.6 – Calibração dos sensores de umidade. ...14

2.7 – Cálculo do volume de água no solo ...14

2.8 – Pluviosidade ...15

2.9 – Avaliação da declividade do terreno ...15

3 – Resultados e discussão ...16

4 - Conclusões ...40

Referências Bibliográficas ...41

Capítulo 2 ...43

APRIMORAMENTO TÉCNICO DA CALIBRAÇÃO DE SENSORES TDR ....43

RESUMO ...43

Chapter 2 ...44

TECHNICAL IMPROVEMENT OF TDR SENSORS CALIBRATION ...44

ABSTRACT ...44 1 - Introdução...45 2 - Material e Métodos ...49 3 – Resultados e discussão ...56 5 - Conclusões ...65 6 - Referências Bibliográficas ...66

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Conclusões Gerais ...67

Anexos ...68

Anexo 1 ...68

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RESUMO

PIRES, Cleverson Vieira, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, novembro de 2016. Dinâmica Hídrica de uma Sequência Latossólica sob Pastagem em Bacia Hidrográfica da Zona da Mata Mineira. Orientador: Liovando Marciano da Costa. Coorientadores: Raphael Bragança Alves Fernandes e Elpídio Inácio Fernandes Filho.

A água é um recurso indispensável para a vida no planeta. O consumo mundial de água doce gira em torno de 6.000 km³.ano-1_{, destes, 10% se}

destinam ao consumo doméstico, 20% ao consumo industrial e 70% ao agrícola, mostrando a importância das áreas agrícolas no que se refere ao uso e conservação da água. O objetivo do trabalho no primeiro capítulo foi avaliar parâmetros hídricos de uma topossequência latossólica sob pastagem, localizada na bacia da Equideocultura, em Viçosa - MG, com vista à estimativa do potencial de contribuição na recarga hídrica do lençol freático em pontos com diferentes cotas durante cinco eventos de chuva. O experimento foi montado em cinco pontos de uma topossequência latossólica, escolhidos de

acordo com a posição na paisagem, conforme se segue: Ponto 1 – topo do

morro; Ponto 2 – terço médio; Ponto 3 – terço inferior com presença de trilhos de animais; Ponto 4 - terço inferior sem presença de trilhos de animais; Ponto 5 – margem da represa. O perfil topográfico de todos os pontos é o plano

inclinado. Foram realizadas análises de porosidade total (PT),

macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), densidade do solo (DS), densidade de partículas (DP), textura, argila dispersa em água (ADA), grau de floculação (GF). Não foram encontradas diferenças marcantes entre os solos da topossequência estudada para PT, Ma, Mi e textura. Também foi monitorada a umidade dos solos nos cinco pontos a 5, 10, 20, 40, 60 e 100 cm de profundidade utilizando-se sensores de umidade TDR. A pluviosidade foi monitorada por meio de pluviômetro digital. Os sensores de umidade e o pluviômetro foram acoplados a datalogger, com configuração para coleta de dados a cada 5 segundos. Foi analisado o volume de água infiltrado em cada um dos pontos durante cinco eventos de chuva. Não foram observadas diferenças no volume médio de água infiltrado nos diferentes ambientes, após os cinco eventos, pelo Teste de Tukey (nível de significância = 5%). Sensores

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TDR vêm sendo largamente utilizados em estudos de dinâmica hídrica em solos. Porém, nem sempre é dada a devida atenção à calibração desses sensores para cada ambiente e tipo de solos onde são utilizados. O objetivo do trabalho no primeiro capítulo foi testar um método alternativo de calibração de sensores TDR, que possibilite a obtenção de uma equação de ajuste em um curto período, com a confiança necessária para o processo. No método tradicional de calibração utilizam-se tubos de 100 mm com 35 cm de comprimento e tampão em uma extremidade para a contenção das amostras. O método proposto consiste em utilizar tubos perfurados que possuem cerca de três vezes mais área de perda de umidade e secagem em estufa com circulação de ar forçada, alternando com equilíbrio fora da estufa, em temperatura ambiente. Para os dois métodos foram coletados dados de

umidade (m3_.m-3_{) pelo método gravimétrico e período (µs) da onda}

eletromagnética registrado pelo sensor. Os dados coletados foram utilizados para a obtenção da equação de ajuste de regressão linear para cada amostra utilizada na calibração. A calibração permitiu a obtenção de curvas de ajuste

com elevados R2_{para os dois métodos, porém, para o método proposto houve}

melhor distribuição dos pontos, o que leva a maior confiança no processo. A perda de umidade foi significativamente superior no método proposto, para o período estudado. O método proposto mostrou-se eficaz, permitindo a calibração de sensores TDR com precisão e em um curto período de tempo.

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ABSTRACT

PIRES, Cleverson Vieira, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, November, 2016. Hydric Dynamics of a Latossolic Sequence under Pasture in a Hydrographic Basin of the Zona da Mata Mineira. Adviser: Liovando Marciano da Costa. Co-advisers: Raphael Bragança Alves Fernandes and Elpídio Inácio Fernandes Filho.

Water is an indispensable resource for life on the planet. The world consumption of fresh water is around 6,000 km³ / year which 10% is for domestic consumption, 20% for industrial consumption and 70% for agriculture, showing the importance of agricultural areas regarding water use and conservation. The purpose of the work in the first chapter was to evaluate the water parameters of an oxisoil toposequence under pasture, located in the watershed where the horse breeding facility of the Federal University of Viçosa works, in the municipality of Viçosa, state of Minas Gerais, in order to estimate the potential contribution of the groundwater recharge in spots with different heights during five rain events. The experiment was set up in five sampling points of an oxisoil toposequence, chosen according to the landscape position as follows: Point 1 - summit; Point 2 - backslope ; Point 3 - footslope with cattle rails presence; Point 4 - footslope without cattle tracks; Point 5 - Dam margin. The topographic profile of all points is the rough inclined plane. The total porosity (TP), macroporosity (Ma), microporosity (Mi), soil density (SD), particle density (PD), texture, clay dispersion (CD), flocculation degree (FG). No striking differences were found between the toposequence soils studied for TP, Ma, Mi and texture. Soil moisture was also monitored at 5, 10, 20, 40, 60 and 100 cm depths using time domain reflectometry (TDR) moisture sensors. The rainfall was monitored by means of a digital rain gauge. The moisture sensors and the rain gauge were coupled to a datalogger configured to collect data for every 5 seconds. The volume of water infiltrated at each point during five rain events was analyzed. There were no differences in mean volume of water infiltrated in the different environments, after the five events, by the Tukey test (significance level = 5%). Time-domain reflectometry (TDR) sensors have been widely used in water dynamics studies in soils. However, the apropriate atention is not always given to the calibration of these sensors

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for each environment and type of soil where they are used. The purpose of the work in the first chapter was to test an alternative calibration method of TDR sensors, which allows to obtain an adjustment equation in a short period, with the necessary confidence for the process. In the traditional calibration method, 100 mm tubes with a length of 35 cm and a buffer at one end are used to contain the samples. The proposed method consists in using cracked tubes that have about three times more area of moisture loss and oven drying with forced air circulation, alternating with equilibrium outside the oven at room temperature. For both methods, moisture data (m³.m-3_{) by the gravimetric}

method and period (μs) were collected of the electromagnetic wave recorded by the sensor. The data collected were used to obtain the linear regression adjustment equation for each sample used in the calibration. The calibration allowed to obtain adjustment curves with high R² for the two methods, however, for the proposed method there was better distribution of the points, which leads to greater confidence in the process. The moisture loss was significantly higher in the proposed method, for the studied period. The proposed method proved to be effective, allowing the calibration of TDR sensors with precision and in a short period of time.

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Introdução Geral

A água é um recurso natural indispensável para a existência da vida no planeta e desde tempos remotos o homem se preocupou com sua preservação, tendo criado as primeiras leis visando ´sua conservação há cerca de 4.000 anos a.C.. Há registros de códigos que regulavam o uso das águas, escritas pelos sumérios (VICTORINO, 2007).

Cerca de 70% da superfície do planeta Terra é coberta por água, reforçando sua importância. Aproximadamente 60% da população mundial vive nas zonas costeiras, em uma faixa de 60 km de distância dos oceanos (VICTORINO, 2007). Do total de água que se estima existir no mundo, cerca

de 1,3 bilhões de km3_{menos que 3% é água doce e, desta, apenas 0,014%}

está prontamente disponível (EROL; RANDHIR, 2013).

Com o uso agrícola sendo responsável pelo consumo mundial de 70%

da água doce, de um total de 6.000 km3_.ano-1_{(REBOUÇAS, 2003), nota-se}

claramente a importância de estudos visando a otimização do uso e a conservação da água em áreas agrícolas.

O estado de Minas Gerais possui área de pastagem de 18.217.880 ha. A Região da Zona da Mata conta com cerca de 2.663.698 ha de pastagens, sendo que deste total, 42,5% encontram-se fortemente degradadas, 28,8% moderadamente degradadas, 23,1% levemente degradada e apenas 5,6% não degradadas (INAES, 2015).

O perfil apresentado acima revela a importância do melhor entendimento da dinâmica hídrica em áreas de pastagens.

Assim, a tese foi dividida em dois capítulos, com os seguintes objetivos:

Capítulo 1 - avaliar parâmetros hídricos de uma sequência latossólica sob pastagem, localizada em bacia hidrográfica em Viçosa, Zona da Mata de MG, com vista à estimativa do potencial de contribuição na recarga hídrica do lençol freático em pontos com diferentes cotas.

Capítulo 2 – aprimorar a técnica de um método de calibração de sensores TDR, que possibilite a obtenção de uma equação de ajuste em um curto período, com a confiança necessária para o processo.

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Capítulo 1

RECARGA HÍDRICA EM UMA SEQUÊNCIA LATOSSÓLICA SOB PASTAGEM DURANTE EVENTOS DE CHUVA

RESUMO

A água é um recurso indispensável para a vida no planeta. O consumo mundial de água doce gira em torno de 6.000 km³.ano-1, destes, 10% se destinam ao consumo doméstico, 20% ao consumo industrial e 70% ao agrícola, mostrando a importância das áreas agrícolas no que se refere ao uso e conservação da água. O objetivo do presente trabalho foi avaliar parâmetros hídricos de uma topossequência latossólica sob pastagem, localizada na bacia da Equideocultura, em Viçosa - MG, com vista à estimativa do potencial de contribuição na recarga hídrica do lençol freático em pontos com diferentes cotas durante cinco eventos de chuva. O experimento foi montado em cinco pontos de uma topossequência latossólica, escolhidos de

acordo com a posição na paisagem, conforme se segue: Ponto 1 – topo do

morro; Ponto 2 – terço médio; Ponto 3 – terço inferior com presença de trilhos de animais; Ponto 4 - terço inferior sem presença de trilhos de animais; Ponto 5 – margem da represa. O perfil topográfico de todos os pontos é o plano

inclinado. Foram realizadas análises de porosidade total (PT),

macroporosidade (Ma), microporosidade (Mi), densidade do solo (DS), densidade de partículas (DP), textura, argila dispersa em água (ADA), grau de floculação (GF). Não foram encontradas diferenças marcantes entre os solos da topossequência estudada para PT, Ma, Mi e textura. Também foi monitorada a umidade dos solos nos cinco pontos a 5, 10, 20, 40, 60 e 100 cm de profundidade utilizando-se sensores de umidade TDR. A pluviosidade foi monitorada por meio de pluviômetro digital. Os sensores de umidade e o pluviômetro foram acoplados a datalogger, com configuração para coleta de dados a cada 5 segundos. Foi analisado o volume de água infiltrado em cada um dos pontos durante cinco eventos de chuva. Não foram observadas

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diferenças no volume médio de água infiltrado nos diferentes ambientes, após os cinco eventos, pelo Teste de Tukey (nível de significância = 5%).

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Chapter 1

WATER RECHARGE IN A OXISOIL SEQUENCE UNDER PASTURE DURING RAIN EVENTS

ABSTRACT

Water is an indispensable resource for life on the planet. The world consumption of fresh water is around 6,000 km3_.year-1_{which 10% is for}

domestic consumption, 20% for industrial consumption and 70% for agriculture, showing the importance of agricultural areas regarding water use and conservation. The objective of the present work was to evaluate the water parameters of an oxisoil toposequence under pasture, located in the watershed where the horse breeding facility of the Federal University of Viçosa works, in the municipality of Viçosa, state of Minas Gerais, in order to estimate the potential contribution of the groundwater recharge in spots with different heights during five rain events. The experiment was set up in five sampling points of an oxisoil toposequence, chosen according to the landscape position as follows: Point 1 - summit; Point 2 - backslope ; Point 3 - footslope with cattle rails presence; Point 4 - footslope without cattle tracks; Point 5 - Dam margin. The topographic profile of all points is the rough inclined plane. The total porosity (TP), macroporosity (Ma), microporosity (Mi), soil density (SD), particle density (PD), texture, clay dispersion (CD), flocculation degree (FG). No striking differences were found between the toposequence soils studied for TP, Ma, Mi and texture. Soil moisture was also monitored at 5, 10, 20, 40, 60 and 100 cm depths using time domain reflectometry (TDR) moisture sensors. The rainfall was monitored by means of a digital rain gauge. The moisture sensors and the rain gauge were coupled to a datalogger configured to collect data for every 5 seconds. The volume of water infiltrated at each point during five rain events was analyzed. There were no differences in mean volume of

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water infiltrated in the different environments, after the five events, by the Tukey test (significance level = 5%).

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1 - Introdução

O perfil da distribuição e do consumo da água mostra a importância das áreas agrícolas no que se refere ao uso e conservação da água. A água é um recurso indispensável para a vida no planeta. O consumo mundial de água doce gira em torno de 6.000 km3_.ano-1_{, destes, 10% se destinam ao}

consumo doméstico, 20% ao consumo industrial e 70% ao agrícola (REBOUÇAS, 2003), mostrando a importância das áreas agrícolas no que se refere ao uso e conservação da água. Para tanto, entende-se como conservação não só a preservação e melhoria de suas características físicas (como estrutura e porosidade), químicas e microbiológicas, mas também a manutenção e, quando possível, até o aumento da quantidade da água. Porém, tratada muitas vezes apenas como mais um dos diversos insumos para a agricultura e indústria, o perfil de seu uso bem como do uso e ocupação

dos solos no entorno das nascentes e cursos d’água, tem levado a um elevado

risco de escassez e contaminação da água.

Em um recente estudo sobre a influência do uso dos solos de bacias hidrográficas na qualidade da água do Lago Egirdir, na Turquia, Erol & Randhir (2013) afirmam que as alterações de uso da terra ameaçam as bacias hidrográficas e que existe uma necessidade crítica de estudar a ligação entre o perfil de uso e ocupação dos solos e aspectos qualitativos e quantitativos de lagos ligados a essas bacias hidrográficas. Os autores concluíram que as alterações no uso da terra, com destaque para a retirada de florestas e urbanização, levaram a diversas alterações, diminuindo a infiltração, aumentando o escoamento superficial e, consequentemente, reduzindo o fluxo de água no lago. Eles ressaltaram, ainda, que a redução da evapotranspiração é um ponto chave, o que pode ser alcançado promovendo-se alterações na composição florestal a partir de planos de manejo da biodiversidade.

Segundo Chen et al. (2007), a dinâmica de água no solo é afetada por vários fatores, dentre eles, topografia, propriedades físicas do solo, cobertura vegetal, precipitação e condições meteorológicas. Dessa forma, além do uso e ocupação dos solos, as próprias características inerentes à natureza dos

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solos devem ser consideradas. Solos bem estruturados, com maior porosidade e baixa argila dispersa em água, como os latossolos, tendem a sofrer menor erosão e permitir maior infiltração de água do que solos que apresentam estrutura pouco evoluída como cambissolos, ou impedimentos à infiltração por menor permeabilidade, como os argissolos. Com comportamentos hídricos diferenciados, espera-se que solos de diferentes classes tenham papéis também diferenciados nos diversos processos de conservação e degradação de corpos d’água, como recarga de lençóis freáticos e assoreamento de rios e lagos. Apesar de estas serem informações consolidadas entre os cientistas de solos, poucos trabalhos avaliam a relação entre a infiltração de água e as classes de solos, como Fiori; Campos; Almeida (2010); Gomes et al. (2012); Miranda (1998).

A porosidade dos solos é um dos fatores que mais influenciam no comportamento hídrico do solo. Os microporos são associados com a retenção de água no solo, enquanto os macroporos o são com a infiltração e drenagem de água. Dessa forma, uma boa distribuição dos tamanhos dos poros é necessária para que o solo seja favorável ao desenvolvimento das plantas (FERREIRA, 2010).

A porosidade do solo será influenciada diretamente pela matéria orgânica, ambas desempenhando, juntas, um importante papel na hidrologia dos solos, não podendo ser considerados isoladamente. Diferentes composições de matéria orgânica podem estabilizar poros de diferentes tamanhos e influenciar sua persistência no solo. As características dos poros, por sua vez, alteram a dinâmica da matéria orgânica, através do seu impacto sobre o habitat de organismos (equilíbrio entre teores de ar e água nos poros, a proteção contra a predação e a acessibilidade dos substratos), que estão

envolvidos na decomposição de compostos orgânicos (KAY;

VANDENBYGAART, 2002).

Para Manns; Berg (2014), o conteúdo de matéria orgânica do solo pode, por si só, ser um forte indicador da estrutura superficial dos solos, influenciando diretamente no comportamento hídrico dos solos. Sob maiores potenciais mátricos, a matéria orgânica pode influenciar a retenção de água no solo principalmente por promover alterações estruturais no solo. Já sob menores potenciais mátricos a capacidade de adsorção de água pela própria

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matéria orgânica influencia diretamente a retenção de água no solo (YANG et al., 2014).

Juhász et al. (2006) estudaram a dinâmica físico-hídrica em uma topossequência sob floresta nativa (cerradão) em Assis, SP. A área de estudo possui as seguintes classes de solos, de montante a jusante: Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Amarelo e Gleissolo Háplico. O estudo mostrou que ao longo da topossequência o comportamento hídrico é diferenciado, influenciado pela textura e pelo relevo. Os autores concluem que o estudo de topossequências é eficaz na compreensão das condições de drenagem e das relações solo-planta.

Um estudo recente realizado pelo Instituto Antônio Ernesto de Salvo (INAES, 2015) mostra que a Zona da Mata do estado de Minas Gerais é ocupada com 2.663.698 ha de pastagens e que 42,5% dessa área encontra-se fortemente degradada, 28,8% moderadamente degradada, 23,1% levemente degradada e apenas 5,6% não degradadas. Áreas de pastagem são importantes fontes de renda para os produtores, porém, quando degradadas podem trazer prejuízos ao meio ambiente. O estudo dessas áreas é importante para melhor entendimento da dinâmica hídrica em bacias hidrográficas.

Diante desse contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar parâmetros hídricos de uma topossequência latossólica sob pastagem, localizada na bacia da Equideocultura, em Viçosa - MG, com vista à estimativa do potencial de contribuição na recarga hídrica do lençol freático em pontos com diferentes cotas.

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2 – Material e métodos

2.1 – Área de estudo

O trabalho foi realizado na bacia da Equideocultura, no Campus da Universidade Federal de Viçosa, município de Viçosa, na Região da Zona da

Mata de Minas Gerais (20º44’S, 42º51’ W). A altitude na bacia varia de 640 a

800 m, com média de 721,83 m. A área total da bacia é de 112 ha, com uso predominante de pastagem e os solos predominantes são Latossolos, Argissolos e Cambissolos (Soares, 2006).

O local escolhido para montagem do experimento trata-se de cinco pontos, em uma topossequência latossólica, escolhidos de acordo com a posição na paisagem. Os pontos são: Ponto 1 – topo do morro; Ponto 2 –

terço médio; Ponto 3 – terço inferior com presença de trilhos de animais; Ponto

4 - terço inferior sem presença de trilhos de animais; Ponto 5 – margem da

represa. O perfil topográfico de todos os pontos é o plano inclinado. Os solos da área de estudo foram classificados de acordo com o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2013).

A Figura 1 apresenta imagem de satélite e a Figura 2 apresenta o mapa da bacia, com a localização dos pontos de estudo na topossequência e curvas de nível a cada 10 metros. A Tabela 1 descreve as características dos pontos estudados e o Anexo 1 apresenta a descrição detalhada dos perfis dos pontos estudados, bem como a sua classificação, segundo o Sistema Brasileiro de Classificação de Solos (EMBRAPA, 2013).

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Figura 2: Mapa da bacia da Equideocultura com a localização dos pontos na topossequência.

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Tabela 1: Descrição dos sítios estudados. Ponto Coordenadas 1 Altitude (m) Posição na Paisagem Declividade (%) Ponto 1 723204,854 7704291,732 764,75 Topo do morro 13,3 Ponto 2 723212,356 7704181,724 732,51 Terço médio da encosta 29,3 Ponto 3 723244,667 7704040,082 684,79

Terço inferior com presença de trilhos de animais, com 3,2 % de inclinação. 53,3 Ponto 4 723086,348 7703983,992 690,75

Terço inferior, sem presença de trilhos de animais 26,5 Ponto 5 723238,523 7704005,324 671,82 Margem da represa 17,4

1 - UTM – Zona 23S, Datum Sirgas 2000.

2.2 – Coleta de amostras

Amostras indeformadas foram coletadas com o uso de anéis volumétricos com cerca de 5 cm de altura por 5 cm de diâmetro. As amostras foram coletadas nas profundidades de 5, 10, 20, 40, 60 e 100 cm, com três repetições cada. Para a obtenção das amostras nas referidas profundidades, considerou-se a medida central do anel.

Além das amostras indeformadas, foram coletadas amostras deformadas utilizando-se o trado sonda nas mesmas profundidades, também com três repetições.

2.3 – Análises físicas

As análises das características físicas dos solos estudados foram realizadas segundo Embrapa (2011).

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A análise da textura do solo foi realizada a partir das amostras deformadas, pelo método da tamisagem e da pipeta, utilizando-se NaOH 0,01 mol.L-1 como dispersante e agitação mecânica por 16 horas a 50 RPM em agitador orbital tipo Wagner. Foram quantificados os teores de argila, silte, areia fina e areia grossa.

Os valores de argila dispersa em água (ADA) foram obtidos a partir das amostras deformadas, pelo método da pipeta, similar à análise textural, usando-se apenas água destilada.

O grau de floculação foi calculado a partir dos teores de argila e argila dispersa em água, pela Equação 1.

GF = (Argila-ADA) . 100 Argila

(Equação 1)

A densidade do solo (DS) foi determinada pelo método do anel volumétrico a partir das amostras indeformadas.

Para a determinação da densidade de partículas (DP) foi usado o método do balão volumétrico, utilizando-se álcool etílico como líquido penetrante nas amostras deformadas.

A porosidade total (PT) foi calculada a partir da densidade do solo (DS) e da densidade de partículas (DP), pela Equação 2.

PT = 1 – (DS/DP) (Equação 2)

A microporosidade foi obtida a partir da quantidade de água retida nas amostras indeformadas submetidas à tensão de -6 kPa na mesa de tensão e a macroporosidade (Ma) pela diferença entre porosidade total (PT) e microporosidade (Mi), conforme a Equação 3.

Ma = PT – Mi (Equação 3)

2.4 – Curva de retenção de água no solo

Para a elaboração da curva de retenção de água no solo (CRA), as amostras indeformadas foram submetidas aos potenciais de -1, -3, -6 e -10

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kPa em mesa de tensão (TOPP; ZEBHUKY, 1979) e em seguida destorroadas e submetidas às tensões de -30, -100, -500 e -1500 kPa em câmara de pressão (Klute, 1986). Para o ajuste da CRA foi usado o modelo proposto por van Genuchten (1980), com o auxílio do programa computacional SWRC 2.0 (Soil Water Retention Curve), desenvolvido por Dourado Neto et al. (2000).

2.5 – Monitoramento da umidade dos solos

A umidade dos solos em campo foi monitorada utilizando-se sensores de umidade do tipo TDR, modelo CS616, da marca Campbell Scientific Inc.,

nas profundidades de 5, 10, 20, 40, 60 e 100 cm, que foram instalados nas

paredes de trincheiras previamente abertas, em cada um dos cinco pontos estudados na topossequência. Como a distância mínima entre os sensores deve ser de 9 polegadas (22,86 cm), a fim de evitar medições errôneas, segundo o fabricante, os mesmos não puderam ser instalados linearmente. Assim, a instalação foi feita mantendo a distância do sensor à superfície e distanciando um sensor do outro lateralmente, alternando em ziguezague. Os sensores foram conectados em dataloggers modelo CR1000 (Campbell

Scientific, Inc.).

A Figura 3 ilustra a instalação dos sensores e do datalogger. Os equipamentos foram acondicionados em balde plástico com tampa, instalado no interior de cada trincheira, a fim de diminuir riscos de furto. A tampa do balde foi devidamente vedada a fim de se evitar a entrada de água e danificação dos equipamentos. Foi feita uma abertura circular de 40 mm de diâmetro na base do vasilhame a fim de permitir a saída de água que eventualmente possa entrar pela tampa e, também, os cabos dos sensores ligados ao datalogger. Logo abaixo do vasilhame foi feito um fosso para permitir que possíveis excessos de água de chuva possam infiltrar sem o risco de inundar os equipamentos.

Os equipamentos foram configurados para realizar leitura a cada cinco segundos durante o período das chuvas, entre os meses de fevereiro e março do ano de 2016, a fim de se estudar com detalhes cada evento de chuva e a infiltração da água em cada ponto estudado.

(26)

Figura 3: Esquema de instalação dos sensores de umidade conectados ao

Datalogger.

2.6 – Calibração dos sensores de umidade.

Os sensores de umidade utilizados no presente trabalho foram calibrados segundo do método proposto no Capítulo 2 da presente Tese.

2.7 – Cálculo do volume de água no solo

O volume de água no solo foi calculado para cada ponto antes e depois de cinco eventos de chuva, ocorridos nas datas de 11/02/2016 (Evento 1), 11/03/2016 (Evento 2), 13/03/2016 (Evento 3) e 14/03/2016 (Evento 4 e Evento 5). Os dados referentes ao Evento 1 foram utilizados para a confecção de gráficos onde se pode analisar com detalhes a infiltração da água no solo durante o evento de chuva. Para se obter o volume total de cada ponto, calculou-se inicialmente o volume de água nas camadas de cada ponto onde foram instalados os sensores. Como cada sensor mede a umidade apenas na profundidade onde está instalado, foi considerada uma faixa de profundidade antes e depois da instalação dos mesmos, dividindo ao meio a distância entre dois sensores e considerando a metade para o sensor acima e a outra metade para o sensor de baixo. Assim, para cada sensor foi encontrada a altura total para a qual a umidade foi considerada. Abaixo encontram-se a faixa e a altura utilizada para fins de cálculo para cada sensor.

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 Sensor a 5 cm: 0 a 7,5 cm (altura total de 7,5 cm)

 Sensor a 10 cm: 7,5 a 15 cm (altura total de 7,5 cm)

 Sensor a 20 cm: 15 a 30 cm (altura total de 15 cm)

Para fins de cálculo do volume total da água no solo foi considerado 100 cm como profundidade máxima, onde se instalou o sensor mais profundo. Para calcular o volume de água em uma área de 1 m2_{para cada uma das}

camadas, foi multiplicada sua altura, em metros, pelo valor de umidade (m3_.m

-3_{). O volume total de água em 1 m}3_{de solo, foi obtido pelo somatório de todas}

camadas.

2.8 – Pluviosidade

Os dados relativos à pluviosidade foram coletados utilizando-se pluviômetro modelo TB4 da marca Campbell Scientific, Inc., conectado em

datalogger CR1000, do mesmo fabricante, instalado na bacia, em local central

onde foram instalados os sensores. O pluviômetro foi configurado para registrar dados de pluviosidade a cada 5 segundos, sincronizado com os sensores de umidade.

2.9 – Avaliação da declividade do terreno

A declividade do terreno foi medida a partir do uso de nível topográfico. Para cada ponto tomou-se três cotas, sendo a primeira a cinco metros acima do local de instalação dos sensores, a segunda no local exato de instalação e a terceira a cinco metros abaixo. Para os trilhos de gado, foram tomados os trilhos logo acima e logo abaixo do local de instalação dos sensores do Ponto 3. A declividade é obtida dividindo-se a diferença de nível (Dn) pela distância (E) e multiplicando-se o resultado por 100, conforme Equação 4.

(28)

3 – Resultados e discussão

Para os principais atributos físicos analisados não apresentaram grandes variações. A Tabela 2 apresenta a densidade do solo (DS), a densidade de partículas (DP), a classificação textural, a argila dispersa em água (ADA) e o grau de floculação (GF) e a Figura 4 apresenta os gráficos com os teores de areia, silte e argila.

A densidade de partículas foi o atributo com menor variação, estando

entre 2,26 e 2,55 kg.dm-3_{. Os teores de argila foram sempre elevados, sendo que}

dezoito amostras apresentaram classificação textural Muito Argilosa, nove amostras apresentaram classificação textural Argila e apenas três apresentaram classificação textural Argilo Arenosa. Os teores de areia e silte foram quase sempre baixos, porém, é importante notar que as camadas mais superficiais (5 e 10 cm) no Ponto 4 apresentaram maiores teores de areia e classificação Argilo Arenosa, fator que pode auxiliar na maior permeabilidade de água, conforme resultados apresentados por Juhász et al. (2006), que encontraram elevadas taxas de drenagem em solos (Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Amarelo) cujas camadas apresentavam altos teores de areia, associados à estrutura grumosa ou granular.

A argila dispersa em água (ADA) foi baixa para vinte e três das amostras,

variando entre 0,131 e 0,247 kg.kg-1_{, com grau de floculação (GF) entre 62,58%}

e 72,99%. Para sete amostras a ADA foi muito baixa, entre 0,009 e 0,020 kg.kg

-1_{, com GF entre 97,17% e 98,72%. Os sete valores mais baixos de ADA e mais}

altos de GF foram encontrados para as camadas mais profundas, sendo a profundidade de 40 cm do Ponto 2, 60 cm dos Pontos 1 e 2 e profundidades de 100 cm dos Pontos 1, 2, 3 e 4. Baixos teores de ADA e elevados valores para GF são esperados para sub-horizontais nos Latossolos, evidenciando baixa mobilidade de argila e grande resistência à dispersão (EMBRAPA, 2013). As maiores variações foram encontradas para densidade do solo, que ficaram entre

(29)

0,97 e 1,54 kg.dm-3_{, sendo que em todos os pontos as camadas mais superficiais}

apresentaram os maiores valores.

Tabela 2: Atributos físicos dos solos estudados na bacia da Equideocultura.

Ponto Profundidade (cm) Textura DS (kg.dm-3_{) DP (kg.dm}-3₎ _{ADA (kg.kg}-1₎ _{GF (%)} Ponto 1 5 Muito Argilosa 1,30 ± 0,02 2,41 ± 0,04 0,204 ± 0,004 67,31 10 Muito Argilosa 1,30 ± 0,01 2,42 ± 0,04 0,194 ± 0,011 70,40 20 Muito Argilosa 1,41 ± 0,26 2,41 ± 0,06 0,159 ± 0,004 75,92 40 Muito Argilosa 1,17 ± 0,07 2,45 ± 0,01 0,136 ± 0,021 80,78 60 Muito Argilosa 1,07 ± 0,01 2,55 ± 0,02 0,012 ± 0,006 98,35 100 Muito Argilosa 1,14 ± 0,05 2,46 ± 0,00 0,010 ± 0,006 98,66 Ponto 2 5 Muito Argilosa 1,41 ± 0,25 2,46 ± 0,07 0,168 ± 0,021 72,54 10 Muito Argilosa 1,32 ± 0,02 2,49 ± 0,03 0,170 ± 0,034 72,80 20 Muito Argilosa 1,09 ± 0,01 2,40 ± 0,18 0,163 ± 0,004 75,38 40 Muito Argilosa 1,02 ± 0,01 2,41 ± 0,05 0,014 ± 0,009 98,10 60 Muito Argilosa 0,97 ± 0,01 2,48 ± 0,11 0,016 ± 0,004 97,70 100 Muito Argilosa 1,13 ± 0,03 2,48 ± 0,05 0,020 ± 0,011 97,17 Ponto 3 5 Argila 1,41 ± 0,00 2,40 ± 0,11 0,168 ± 0,007 70,36 10 Argila 1,37 ± 0,02 2,45 ± 0,05 0,204 ± 0,021 62,43 20 Argila 1,28 ± 0,00 2,26 ± 0,20 0,205 ± 0,022 63,89 40 Muito Argilosa 1,29 ± 0,03 2,34 ± 0,20 0,214 ± 0,010 64,71 60 Muito Argilosa 1,20 ± 0,03 2,44 ± 0,01 0,230 ± 0,006 64,17 100 Muito Argilosa 1,24 ± 0,05 2,50 ± 0,10 0,009 ± 0,005 98,72 Ponto 4 5 Argilo Arenosa 1,37 ± 0,01 2,47 ± 0,02 0,131 ± 0,002 72,99 10 Argilo Arenosa 1,37 ± 0,04 2,40 ± 0,02 0,149 ± 0,007 72,81 20 Argila 1,32 ± 0,02 2,41 ± 0,20 0,201 ± 0,041 65,70 40 Muito Argilosa 1,27 ± 0,03 2,46 ± 0,08 0,218 ± 0,027 66,05 60 Muito Argilosa 1,19 ± 0,09 2,42 ± 0,00 0,247 ± 0,003 62,58 100 Muito Argilosa 1,36 ± 0,30 2,50 ± 0,01 0,010 ± 0,008 98,47 Ponto 5 5 Argila 1,35 ± 0,06 2,43 ± 0,05 0,189 ± 0,007 66,04 10 Argila 1,42 ± 0,05 2,46 ± 0,07 0,185 ± 0,014 65,99 20 Argila 1,54 ± 0,12 2,50 ± 0,03 0,176 ± 0,030 68,28 40 Argila 1,43 ± 0,01 2,53 ± 0,02 0,182 ± 0,010 66,66 60 Argilo Arenosa 1,37 ± 0,02 2,49 ± 0,05 0,149 ± 0,014 72,41 100 Argila 1,37 ± 0,03 2,49 ± 0,07 0,163 ± 0,002 70,90

Os resultados acima descritos corroboram com os encontrados por Ferreira; Fernandes; Curi (1999), que estudaram sete latossolos do sudeste do Brasil e encontraram, entre eles, as mesmas classes texturais, argila dispersa

(30)

em água variando de 0,0 a 0,25 kg.kg-1_{, e densidade do solo entre de 0,91 e 1,55}

kg.dm-3_{entre os solos estudados.}

Altos valores de densidade do solo, comprometendo a infiltração e drenagem de água no solo, são esperados nas camadas mais superficiais em áreas de pastagem, devido à compactação provocada pelo pisoteio dos animais, o que também foi observado por Gomes et al. (2012), que estudaram aspectos

(31)

Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3

Ponto 4 Ponto 5

FIGURA 4: Teores de silte, areia e argila nos solos dos pontos estudados na bacia da Equideocultura. 4,9 3,9 5,4 4,2 5,2 3,2 32,6 30,4 28,5 25,3 25,2 25,7 62,6 65,7 66,0 70,5 69,6 71,0 0,0 50,0 100,0 5 10 20 40 60 100 Porcentagem (%) P ro fu n d id ad e (c m ) 2,6 3,8 3,7 2,1 4,1 3,1 36,1 33,6 30,2 23,0 24,1 25,2 61,3 62,6 66,1 74,9 71,8 71,6 0,0 50,0 100,0 5 10 20 40 60 100 Porcentagem (%) P ro fu n d id ad e (c m ) 7,5 7,7 7,6 7,0 8,3 7,4 35,7 38,1 35,8 32,4 27,5 24,4 56,8 54,2 56,6 60,6 64,2 68,2 0,0 50,0 100,0 5 10 20 40 60 100 Porcentagem (%) P ro fu n d id ad e (c m ) 6,7 3,2 6,6 5,2 5,4 4,5 44,9 41,9 34,7 30,7 28,6 30,0 48,4 54,9 58,7 64,1 66,0 65,5 0,0 50,0 100,0 5 10 20 40 60 100 Porcentagem (%) P ro fu n d id ad e (c m ) 9,3 8,6 7,5 7,4 5,7 4,8 35,0 37,0 37,2 38,0 40,2 39,4 55,7 54,4 55,3 54,7 54,1 55,8 0,0 50,0 100,0 5 10 20 40 60 100 Porcentagem (%) P ro fu n d id ad e (c m )

(32)

Os valores de porosidade total (PT), macroporosidade (Ma) e microporosidade (Mi) (Tabela 3), apresentaram tendência de baixa variação entre os pontos estudados. Ao se comparar a variação da porosidade de uma mesma profundidade entre os pontos estudados da topossequência, foram encontrados pequenos valores para desvio padrão e coeficiente de variação (CV) o que reforça a tendência de baixa variação.

O desvio padrão variou entre 0,1 e 0,3 m3_.m-3_{em todas as profundidades,}

para PT, Mi e Ma.

Quanto ao CV, para a porosidade total, o menor valor encontrado foi de 1,36%, na profundidade de 100 cm e o maior foi de 3,28%, na profundidade de 20 cm. Para a microporosidade, o CV variou entre 2,55%, a 5 cm de profundidade e 7,23%, a 100 cm de profundidade. As maiores variações quanto ao volume de poros foram observadas para os macroporos, com CV alcançando valores de até 15,69% a 20 cm, mas com pequena variação a 5 cm de profundidade, 5,69%. Esses resultados corroboram com estudo realizado por Costa et al. (2003), que compararam atributos físicos de um Latossolo Bruno submetido a dois sistemas de cultivo de longo prazo (21 anos), plantio direto e plantio convencional e não encontraram diferenças significativas para porosidade total, macroporosidade e microporosidade, mesmo sendo estes dois sistemas tão distintos quanto ao manejo do solo, principalmente no que diz respeito às características físicas.

Resultados como esses reforçam uma característica típica dos latossolos, que é a elevada estabilidade dos agregados, embora o presente estudo não tenha analisado tal característica. A principal diferença entre os pontos estudados é a sua posição na paisagem, encontrando-se todos em áreas com mesmo uso, que é o de pastagem. Apenas o Ponto 3 difere dos demais, além da posição na paisagem, em um quesito importante, que é a presença marcante de trilhos de animais, que poderiam levar à compactação devido ao pisoteio contínuo. A presença de trilho no Ponto 3 pode justificar a menor

macroporosidade a 5 cm de profundidade (0,17 m3_.m-3_{) quando comparada ao}

Ponto 4 (0,19 m3_.m-3_{) e aos Pontos 1, 2 e 5 (0,20 m}3_.m-3_{) para os Pontos 1, 2 e}

(33)

É importante notar que para o cálculo da porosidade, PT, Ma e Mi, utiliza-se de anéis volumétricos com cerca de 5 cm de altura, utiliza-sendo, portanto, esta a altura mínima representada pela análise. Estudos da composição da porosidade nas camadas mais superficiais, como até 2 cm, poderiam ajudar a elucidar pontos importantes em relação à infiltração de água no solo, pois trata-se da primeira camada à qual a água deve atravessar ao infiltrar no solo e qualquer impedimento pode dificultar a entrada e aumentar o escoamento superficial. Brandão et al. (2007) mostraram que até mesmo as gotas de chuva de maior intensidade podem promover a formação de crostas na superfície do solo. Tais crostas podem comprometer a manutenção da permeabilidade natural desses solos. Assim, além do volume de poros, estudado no presente trabalho, o estudo da disposição dos poros por meio de análise micromorfológica, seria um importante complemento ao presente estudo, permitindo analisar a efetiva permeabilidade dos poros presentes, a partir de sua disposição, principalmente nas camadas mais superficiais dos solos estudados.

(34)

Tabela 3: Porosidade total, microporosidade e macroporosidade nos solos dos cinco pontos estudados.

Porosidade Total - PT (m3.m-3) Profundidade (cm) PT1 PT2 PT3 PT4 PT5 DP1 CV2 (%) 5 0,60 0,59 0,58 0,61 0,60 0,01 1,86 10 0,60 0,62 0,60 0,59 0,60 0,01 1,87 20 0,57 0,59 0,55 0,60 0,59 0,02 3,28 40 0,61 0,59 0,58 0,61 0,62 0,02 3,19 60 0,62 0,59 0,61 0,60 0,62 0,01 1,94 100 0,61 0,61 0,62 0,60 0,62 0,01 1,36 Microporosidade - Mi (m3_.m-3₎ Profundidade (cm) PT1 PT2 PT3 PT4 PT5 DP1 CV2 (%) 5 0,40 0,40 0,41 0,42 0,40 0,01 2,55 10 0,41 0,39 0,39 0,42 0,40 0,01 2,90 20 0,38 0,35 0,38 0,41 0,42 0,03 6,77 40 0,40 0,36 0,41 0,42 0,41 0,02 5,87 60 0,38 0,36 0,41 0,41 0,43 0,03 7,20 100 0,38 0,38 0,45 0,39 0,42 0,03 7,23 Macroporosidade – Ma (m3.m-3) Profundidade (cm) PT1 PT2 PT3 PT4 PT5 DP1 CV2 (%) 5 0,20 0,20 0,17 0,19 0,20 0,01 5,69 10 0,19 0,23 0,22 0,17 0,20 0,02 10,53 20 0,18 0,24 0,17 0,19 0,17 0,03 15,69 40 0,21 0,23 0,16 0,19 0,21 0,03 12,71 60 0,24 0,23 0,20 0,20 0,18 0,02 11,69 100 0,23 0,23 0,17 0,21 0,20 0,02 11,18

(35)

Foram elaboradas curvas de retenção de água (CRA) para cada amostra coletada e todas as equações de ajuste das CRAs foram obtidas com elevados valores de R², entre 0,96 e 1,00. Para melhor visualização e comparação das CRAs das diferentes amostras, foram elaborados gráficos com as CRAs para os diferentes pontos em cada profundidade (Figura 5).

As CRAs mostram comportamento distintos entre os diferentes pontos, apesar de os mesmos apresentarem grande homogeneidade entre os atributos físicos discutidos até o momento. Para a profundidade de 5 cm ocorreram as maiores diferenças entre os pontos, sendo que os Pontos 2 e 4 apresentaram, para essa profundidade, maior capacidade de retenção de água a baixas tensões (< - 6 kPa), em detrimento às demais profundidades. Nesses pontos, na medida em que se aumenta a tensão (até -1500 kPa) ocorre a inversão da curva e observa-se maior capacidade de retenção de água a de 100 cm de profundidade. O Ponto 1 apresenta comportamento semelhante, porém, a 10 cm ocorre maior retenção de umidade, quando comparado à profundidade de 5 cm, a baixas tensões.

Para a profundidade de 100 cm foi observado o inverso, ou seja, quando a amostra foi submetida a baixas tensões (-6 kPa), a retenção de água nessa profundidade foi menor quando comparada às demais profundidades e passou a ser maior com o aumento da tensão, sendo a profundidade com maior capacidade de reter água a altas tensões. Esses resultados sugerem que nos Pontos 1, 2 e 4 há maior macroporosidade (LIBARDI, 2010) nas camadas superficiais, porém, as análises de porosidade (Tabela 3), não indicaram esses valores, mas sim que outros fatores não analisados no presente estudo podem estar influenciando a retenção de água nesses solos.

O Ponto 1 apresenta maior retenção de água a baixas tensões (< -6 kPa) para a profundidade de 10 cm, o que indicaria que a essa profundidade a macroporosidade é maior, no Ponto 1, quando comparada com outras profundidades do mesmo ponto. Porém, como ocorreu com os Pontos 1, 2 e 4, tal fato não é observado nos valores de porosidade (Tabela 3).

(36)

A CRA dos Pontos 3 e 5 apresentaram comportamentos bem distintos das demais. Para o Ponto 3, observa-se maior capacidade de retenção de água a 60 e a 100 cm e menor nas camadas mais superficiais, entre 5 e 20 cm, sendo que a 40 cm observa-se capacidade de retenção de água intermediária. Mais uma vez, os valores de porosidade obtidos em laboratório (Tabela 3) não são consistentes com a CRA. Porém, os valores encontrados são esperados, uma vez que o Ponto 3 está situado em trilho de animais e o pisoteio dos animais pode comprometer a dinâmica hídrica, reduzindo a capacidade de retenção de água e a permeabilidade (RICHART et al., 2005).

Já para o Ponto 5 não se observa grande diferença entre as profundidades, indicando que a distribuição de poros segue padrão similar ao longo do perfil. Tal homogeneidade é observada na Tabela 3.

(37)

Como as alterações nas curvas de retenção de água não puderam ser correlacionadas com variações na porosidade (PT, Ma e Mi), densidade do solo ou outros atributos analisados no presente trabalho, pode-se concluir que outros atributos poderiam ser analisados a fim de esclarecer o comportamento diferenciado dos diferentes solos. Uma possível alternativa seria avaliar a micromorfologia desses solos, a fim de visualizar a posição e distribuição dos poros em cada ponto.

Uma informação chama à atenção ao analisar os dados que geraram a

CRA para cada um dos solos. Trata-se do parâmetro α (alfa) da equação de van

Genuchten (VAN GENUCHTEN, 1980), que é inversamente proporcional à umidade encontrada na CRA para cada tensão, por se localizar no denominador

da equação, assim como os parâmetros “m” e “n”. A Figura 6 apresenta o gráfico

com o parâmetro “α” dos solos estudados. Foi observada grande variação para “α” entre os diferentes pontos, porém, não foram encontrados trabalhos que explicassem o motivo de tal variação. Foi encontrado apenas um trabalho que fez alusão a variações nos parâmetros da equação por motivos de variações nas

características físicas dos solos. Para Ndiaye et al. (2007), o parâmetro “α” está

ligado à macroporosidade do solo e o parâmetro “n” depende da textura do solo, estando relacionado à distribuição do tamanho de partículas nos solos. Porém, tal autor não aprofunda a discussão deixando apenas uma vaga informação a respeito da variação dos parâmetros da equação de van Genuchten (VAN GENUCHTEN, 1980).

Figura 6: Parâmetro α da equação de van Genuchten para os solos estudados

na bacia da Equideocultura. 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00

Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4 Ponto 5

P ar âm et ro A lf a (α) Ponto 5 10 20 40 60 100

(39)

Para a análise da infiltração da água nos solos estudados foram utilizados os dados de umidade do solo coletados pelos sensores TDR instalados em cada ponto e os dados de pluviosidade em cinco eventos de chuva, ocorridos nas datas de 11/02/2016 (Evento 1), 11/03/2016 (Evento 2), 13/03/2016 (Evento 3) e 14/03/2016 (Evento 4 e Evento 5).

Os dados referentes ao Evento 1, ocorrido no dia 11/02/2016, entre 19h30min e 23h40min, foram utilizados para a confecção de gráficos (Figuras 7, 8, 9, 10 e 11) onde se analisou com detalhes a infiltração da água no solo durante o evento de chuva. A pluviosidade total no referido evento foi de 22,352 mm, o

que corresponde a 22,352 L.m-2_{. Os valores foram plotados em gráficos (Figuras}

6, 7, 8, 9 e 10). Para auxiliar no melhor entendimento dos dados, a Figura 12 apresenta o gráfico de precipitação diária e precipitação acumulada para o

município de Viçosa – MG, entre os dias 01/01/2016 e 10/02/2016. Como o

pluviômetro iniciou a coleta de dados apenas no dia 11 de fevereiro de 2016, os dados utilizados para gerar o gráfico foram obtidos no site do Instituto de Nacional

de Meteorologia e Climatologia – INMET (INMET, 2016). A precipitação

acumulada no período foi de 406,4 mm, sendo que 368,4 mm foi o acumulado até o dia 21/01 e a maior concentração ocorreu entre 12/01 e 21/01, com 205 mm de chuva acumulados. Durante os últimos dias que antecederam o Evento 1, a precipitação acumulada foi de apenas 38 mm, sendo a maior parte destes (36,8 mm) distribuída até o dia 03/02.

O ponto de murcha permanente (PMP) foi considerado como o valor de umidade obtido nas CRA a 1500 kPa e a capacidade de campo (CC) como sendo o valor de umidade obtido na CRA a 10 kPa.

Antes do início do evento de chuva, a umidade se encontrava muito acima do PMP em todos os pontos, mesmo nas camadas mais superficiais. Já para a CC, observou-se maiores variações, sendo que as camadas mais superficiais apresentavam umidade abaixo da CC nos Pontos 1, 3 e 4 e acima da CC somente nos Pontos 2 e 5.

O Ponto 1 (Figura 7) apresentava umidade inferior à CC em quase todas as profundidades, sendo que apenas a 40 cm a umidade encontrava-se na CC.

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Como o Ponto 1 encontra-se no topo, pode-se atribuir as baixas umidades a uma maior evapotranspiração aliada ao fato de que tal região não recebe aporte de nenhuma outra região acima, senão apenas das chuvas. Já o Ponto 2 (Figura 8) encontrava-se com a umidade acima da CC a 5, 10 e 20 cm, antes mesmo do início do evento de chuva, indicando que nesse ponto o aporte por escoamento subsuperficial, proveniente das regiões acima, tendem a ser maiores, mantendo a umidade por certo período após o recebimento do aporte promovido pela chuva. No Ponto 3 (Figura 9) apenas a 60 e 100 cm de profundidade observou-se umidade acima da capacidade de campo, estando as camadas mais superficiais abaixo da CC. Nem mesmo após a chuva a umidade a 5 cm e a 20 cm alcançaram a CC nesse Ponto. No Ponto 4 (Figura 10) são observados valores de umidade acima da CC a 20, 40 e 100 cm de profundidade. Já no Ponto 5 (Figura 11) apenas a 10 cm a umidade estava ligeiramente abaixo da CC, por ser esse ponto o mais baixo, encontrando-se em cota mais próxima à do lençol freático e por receber umidade das regiões adjacentes acima.

Como o Evento 1 foi relativamente rápido, as principais mudanças nos teores de umidade foram observadas nas profundidades de 5, 10 e 20 cm. O gráfico do Ponto 1 mostra que a umidade a 10 cm elevou-se primeiro, seguida pela de 20 cm e só depois observou-se incremento na umidade a 5 cm. No Ponto 2 ocorreu situação similar, com incremento de umidade a 20 cm antes de observar-se tal comportamento a 5 e a 10 cm. Esse padrão de umedecimento foge ao esperado, que seria de que as camadas mais superficiais receberiam a água, a absorveriam, ao menos em parte e só então ela percorreria até camadas mais profundas. Assim, os dados no gráfico do Ponto 1 indicam que o fluxo da água ao longo do perfil ocorre de várias maneiras ao mesmo tempo, infiltrando para camadas mais profundas e sendo absorvido ao longo do perfil ao mesmo tempo. Elevados teores de matéria orgânica poderiam levar a esse comportamento, devido ao seu caráter hidrofóbico (CANELLAS; SANTOS, 2005; SILVA; MENDONÇA, 2007), fazendo com que a água repelida na primeira camada infiltrasse diretamente para camadas mais profundas. Para Manns; Berg (2014), o conteúdo de matéria orgânica do solo pode, por si só, ser um forte

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indicador da estrutura superficial dos solos, influenciando diretamente no comportamento hídrico dos solos. Ao final da chuva, a profundidade de maior umidade no Ponto 1 foi a de 10 cm, corroborando com o gráfico de CRA para o mesmo local, que mostra que a 10 cm de profundidade é onde se tem a maior capacidade de retenção de água no Ponto 1.

Nos Pontos 3 e 4, que se encontram em cota e posição na paisagem similares, porém apresentam situações distintas, com a presença marcante de trilhos de animais no Ponto 3, observou-se comportamento bem distinto. Nos dois casos a umidade elevou-se na profundidade de 5 cm primeiro, seguida da profundidade de 10 cm e posteriormente a 20 cm, seguindo o padrão esperado. Pode-se notar no gráfico do Ponto 3 que, antes do início da chuva, a umidade encontrava-se a patamares bem inferiores, quando comparada ao Ponto 4. Tal umidade não teve a mesma evolução após o início da chuva, pois no Ponto 4

alcançou valores próximos de 0,45 m3_.m-3_{, enquanto que no Ponto 3 os valores}

ficaram próximos de 0,35 m3_.m-3_{. O motivo de tal evolução diferenciada é}

esperado ao se comparar esses dois sítios, pois a presença de trilhos de animais no Ponto 3 tende a prejudicar a infiltração da água. Mesmo que não houvessem sido observadas grandes diferenças de porosidade entre os dois locais, espera-se conformação diferenciada nos poros do Ponto 3. As alterações de umidade nos dois locais também seguiram o comportamento esperado a partir da análise da CRA de cada um deles, principalmente para o Ponto 3, que apresenta maior capacidade de retenção de água nas camadas mais profundas e foi o sítio que apresentou as maiores variações nas curvas de umidade para 40 e 60 cm.

Para o Ponto 5, as alterações nas curvas são bem menos acentuadas, por serem estes solos situados próximo à represa e já apresentar níveis de umidade elevados no momento em que se iniciou a chuva. Não foram observadas grandes alterações de umidade nas profundidades de 40, 60 e 100 cm em nenhum dos ambientes, corroborando com resultados de Juhász et al., 2006, que estudaram a dinâmica físico-hídrica em uma topossequência de solos (Latossolo Vermelho, Latossolo Vermelho-Amarelo, Latossolo Amarelo) sob cerradão em Assis, SP, e encontraram variação da umidade do solo intimamente ligada com

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os eventos chuvosos na superfície, mas não observaram o mesmo em subsuperfície, onde o efeito foi menos pronunciado e deslocado no tempo.

5

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P re cipita ç ã o Diár ia (m m ) P re cipit a çã o A cu m u lad a ( m m )

Figura 12: Precipitação no município de Viçosa – MG, entre os dias 01/01/2016 e 10/01/2016 (Dados: INMET, (2016)) 6,4 1 51,4 0,2 104,4 0,2 6,8 15 36,4 29,8 17,420,6 5,8 73 1 0,6 1,4 0,2 9,4 7,2 17 0,2 0,6 0,4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 20 40 60 80 100 120 1 -ja n 2 -ja n 3 -ja n 4 -ja n 5 -ja n 6 -ja n 7 -ja n 8 -ja n 9 -ja n 1 0 -ja n 1 1 -ja n 1 2 -ja n 1 3 -ja n 1 4 -ja n 1 5 -ja n 1 6 -ja n 1 7 -ja n 1 8 -ja n 1 9 -ja n 2 0 -ja n 2 1 -ja n 2 2 -ja n 2 3 -ja n 2 4 -ja n 2 5 -ja n 2 6 -ja n 2 7 -ja n 2 8 -ja n 2 9 -ja n 3 0 -ja n 3 1 -ja n 1 -f ev 2 -f ev 3 -f ev 4 -f ev 5 -f ev 6 -f ev 7 -f ev 8 -f ev 9 -f ev 1 0 -f e v Data

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Para a avaliação do potencial de contribuição de cada ponto no que se refere à recarga do lençol freático a partir da infiltração da água no solo, foram analisados todos os cinco eventos de chuva, sendo o primeiro ocorrido no dia 11/02/2016, analisado anteriormente, e os demais ocorridos nos dias 11/03/2016, 13/03/2016 e 14/03/2016. A Tabela 4 apresenta os volumes de pluviosidade e de água infiltrada nos diferentes pontos durante cada evento de chuva. O Anexo 2 apresenta os valores de infiltração em cada evento de chuva, detalhados por profundidade, incluindo o percentual infiltrado em relação ao volume de pluviosidade.

Tabela 4: Infiltração de água nos diferentes pontos durante eventos de chuva.

Volume (L) Eventos de

Chuva ¹ Evento 1 Evento 2 Evento 3 Evento 4 Evento 5 TOTAL MÉDIO²

Precipitação 22,35 6,86 15,49 23,88 5,84 74,42 24,81 In fi lt ra çã o Ponto 1 16,58 3,21 11,26 9,97 1,98 43,01 8,60 a Ponto 2 12,68 4,53 11,11 19,72 0,94 48,98 9,80 a Ponto 3 15,93 5,91 8,01 15,54 2,73 48,12 9,62 a Ponto 4 25,41 3,72 17,80 28,43 1,92 77,28 15,46 a Ponto 5 8,37 7,02 12,77 13,37 2,68 44,20 8,84 a

1: Evento 1: 11/02/2016, de 19h30min a 23h40min; Evento 2: 11/03/2016, 16h49min a 17h57min; Evento 3: 13/03/2016, 12h00min a 12h26min; Evento 4: 14/03/2016, 13h25min a 14h30min; Evento 5: 21h15min a 21h52min.

2: Médias seguidas de mesma letra não diferiram entre si pelo teste Tukey (nível de significância = 5%).

Em todos os locais foi observado incremento no volume total de água infiltrado (L) em cada evento de chuva, considerando-se, para fins de cálculo, profundidade de 100 cm e área de 1 m². Não houve diferença estatística entre os diferentes pontos pelo Teste Tukey (nível de significância = 5%), porém, para o Ponto 4 observa-se um incremento consideravelmente maior. Neste ponto houve infiltração maior que a pluviosidade nos eventos 1, 3 e 4. O incremento maior que a quantidade de aporte pode ser explicado pelo escoamento superficial de regiões adjacente, que forneceram água adicional a esse ponto.

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Deve-se dar atenção especial ao Ponto 3, com volume infiltrado similar aos demais. Esses valores podem ser considerados inesperados, devido ao tipo de situação à qual está submetido tal ponto, em trilho de gado, com pisoteio constante. Porém, ao se analisar a forma e disposição dos trilhos na área percebe-se que os mesmos podem estar desempenhando papel de atenuador do escoamento superficial, pois possuem apenas 3,2 % de declividade e podem estar mantendo a água da chuva por mais tempo em um mesmo local, permitindo que ocorra a infiltração ao invés de escoamento. Além disso, a área adjacente ao trilho não sofre o mesmo pisoteio e parte da água infiltrada nesse local pode estar movimentando-se lateralmente e auxiliando no incremento da umidade em subsuperfície. Os meios como esse processo ocorre, no entanto, precisam ser elucidados a partir de análises físicas não realizadas no presente estudo, como o estudo da micromorfologia. A Figura 13 mostra os trilhos de animais na área experimental durante evento de chuva, quando fica claro o efeito de acúmulo da água em seu percurso.

Analisando-se isoladamente cada evento de chuva, foram observadas diferenças quanto ao volume infiltrado em relação aos diferentes pontos. Nos Eventos 1, 3 e 4, houve maior incremento no Ponto 4. No Evento 2 o Ponto 5 recebeu maior volume infiltrado. Já no Evento 5, a maior infiltração observada foi no Ponto 3. Os motivos para essas diferenças não foram esclarecidos no presente trabalho. Uma possibilidade que deve ser levada em conta é a de ocorrência de chuva em maior intensidade em determinado ponto durante um evento e em outro ponto durante outro evento. Mesmo com o pluviômetro instalado em ponto mais central (Ponto 3) em relação aos demais, a pluviosidade pode ocorrer em diferentes volumes em cada área da bacia, principalmente quando se trata de eventos de chuva de curta duração. Uma forma de sanar esse problema seria a instalação de pluviômetro em cada ponto, porém os custos inviabilizaram a realização de experimento dessa forma durante o presente trabalho.

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Figura 13: Trilhos de animais na área experimental durante evento de chuva, mostrando o represamento da água.

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4 - Conclusões

Não foram encontradas diferenças marcantes entre os solos da topossequência estudada para porosidade total, macroporosidade, microporosidade e textura.

O valor do parâmetro alfa da equação de van Genuchten variou entre os solos estudados, porém sem associação às características físicas analisadas.

Durante os eventos de chuva estudados, não houve diferença estatística entre os diferentes pontos pelo Teste Tukey (nível de significância = 5%), quanto à infiltração de água no solo.